Telescope Dew Heater
1.0.0
Dieses Projekt vereint einige Duinotech-Module und einige andere Teile, um ein vielseitiges Werkzeug zu schaffen. Inspiriert von den in Teleskopen verwendeten Tauheizungen misst es die Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit, um eine kleine Heizung zu steuern. Nicht nur für Teleskope, sondern für alles, bei dem Kondensation vermieden werden muss.
Durch die Nutzung möglichst vieler Daten verbraucht das Gerät nicht mehr Strom als nötig und kann sogar direkt über einen USB-Akku betrieben werden. Der Betrieb kann um eine bestimmte Gradzahl über dem Taupunkt oder der Umgebungstemperatur erfolgen. Die Intensität der Hintergrundbeleuchtung ist ebenfalls per Code einstellbar und wir haben sogar ein 3D-gedrucktes Gehäuse entworfen, das es praktisch in ein professionell aussehendes Gerät verwandelt.
| Menge | Code | Beschreibung |
|---|---|---|
| 1 | XC4520 | Modul Temperatur und Luftfeuchtigkeit |
| 1 | XC4454 | LCD-Controller-Abschirmung |
| 1 | XC4410 | UNO-Hauptplatine |
| 1 | RN3440 | 10K-Thermistor |
| 1 | RR0596 | 10K-Widerstand |
| 1 | RR0572 | 1K-Widerstand |
| 1 | ZT2468 | MOSFET |
| 1 | XC4482 | Protoschild |
| 1 | WC6028 | Stecker-Buchse-Leitung |
| 1 | RR3264 | 5W 390 Widerstand |
Der 5-W-Widerstand ist das Heizelement. Für mehr Leistung kann sogar ein 15-Ohm-Widerstand RR3254 problemlos über die meisten USB-Anschlüsse laufen (bis zu 500 mA), was etwa 1,6 Watt ergibt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehrere Widerstände parallel zu schalten, um die Wärme besser zu verteilen. Für mehr Leistung sollte ein geeignetes Teleskop-Wärmeband verwendet werden. Diese verwenden normalerweise einen Cinch-Stecker, sodass eine Cinch-Buchse wie PS0250 eingebaut werden könnte. Die Schaltung verwendet den VIN-Pin am Proto Shield, der nicht mehr als etwa 1 A Strom verarbeiten kann.
Der größte Teil des Zusammenbaus umfasst das Hinzufügen von Komponenten zum Proto Shield, um ihm alle zusätzlichen Funktionen zu verleihen, die es benötigt. Es gibt praktisch drei Unterschaltkreise auf dem Proto Shield, einen für den Thermistor, einen für den Feuchtigkeitssensor und einen dritten für die Ansteuerung eines MOSFET für die Heizung.
Die Fotos unten geben eine Anleitung für eine Möglichkeit, es zusammenzubauen, aber es gibt einen kleinen Bereich (umgeben von einem weißen Rechteck) auf dem Proto Shield, der über zahlreiche 5V- und GND-Anschlüsse und einige kurze Streifen verfügt, was ihn zu einem idealen Ort zum Aufstellen macht alles zusammen, insbesondere um die 5V- und GND-Verbindungen herzustellen.
Der Thermistor-Unterschaltkreis sieht folgendermaßen aus:
Der gelbe Draht oben geht an A1 und je einen von Widerstand und Thermistor, während der grüne Draht an 5 V geht, was einen einfachen Spannungsteiler ergibt.
Der obere schwarze Draht verbindet den S-Pin des Moduls mit D3.
Die MOSFET-Schaltung ist die komplexeste:
Auf dem Hauptfoto oben sind die Anschlüsse des MOSFET G (Gate), D (Drain) und S (Quelle), von oben nach unten gesehen. Die blauen und violetten Drähte verlaufen von der Platine zum 39R-Widerstand, während die beiden weißen Drähte den 39R-Widerstand von VIN und dem MOSFET-Drain versorgen. Der 10k-Widerstand auf der linken Seite stellt sicher, dass der MOSFET ausgeschaltet ist, es sei denn, der Uno fordert ihn an, während der 1k-Widerstand für eine gewisse Isolierung sorgt, falls der MOSFET ausfällt.
Der Code ist ziemlich lang und verwendet vier verschiedene Bibliotheken. Glücklicherweise muss nur eines davon installiert werden, alle anderen werden mit der Arduino IDE geliefert. Die idDHT11-Bibliothek liest den Temperatur- und Feuchtigkeitssensor aus und berechnet auch den Taupunkt. Die Datei heißt Telescope_Dew_Heater.ino.
Vor setup() initialisieren wir alle Bibliotheken und globalen Variablen. Es gibt auch ein großes Array temps[] das die Thermistor-Temperaturumrechnung speichert. Aus Gründen der Genauigkeit werden alle Temperaturen in Zehntelgraden berechnet.
Im Setup wird das LCD initialisiert und Werte aus dem EEPROM geladen. Wenn diese gültig sind, werden sie in ihre jeweiligen Variablen geladen. Da die DHT11-Bibliothek ihre Lesevorgänge im Hintergrund durchführt, beginnen wir jetzt mit dem Lesevorgang, wenn wir einen in loop() benötigen. Dann stellen wir die Intensität der Hintergrundbeleuchtung ein.
In loop() liest der Sketch alle Eingaben, einschließlich Thermistor, DHT11-Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Taupunkt sowie Tastatur. Dann reagiert es auf die Tastatur. Wenn die linke Taste gedrückt wird, arbeitet die Heizung mit der Taupunkttemperatur im „D“-Modus. Wenn die rechte Taste gedrückt wird, arbeitet der „A“-Modus mit der Umgebungstemperatur. Der Sollwert für die Heizung wird über die Auf- und Ab-Tasten zwischen null und neun Grad eingestellt. Mit der Auswahltaste können die aktuellen Einstellungen im EEPROM gespeichert werden. Wie lange die Taste gedrückt gehalten wird, bestimmt die standardmäßige Heizleistung, wenn ein Sensorfehler erkannt wird.
Der Temperatursollwert wird berechnet und die Heizleistung wird durch Ändern der PWM an Pin 11 angepasst. Anschließend wird der aktuelle Status ausgegeben. Wenn in einem der Sensoren ein ungültiger Messwert erkannt wird, wird eine Meldung angezeigt und die Heizung wird auf die Standardleistung eingestellt.
Im obigen Bild beträgt die Umgebungstemperatur 26 Grad, aber die Taupunkttemperatur beträgt 11 Grad, sodass die Heizung einen Taupunkt von plus sechs Grad oder 17 Grad anstrebt. Die tatsächliche Temperatur des Teleskops beträgt 26 Grad, die Heizung ist also ausgeschaltet. Wenn die Heizung durch Drücken der rechten Taste in den Umgebungsmodus geschaltet würde, wäre die Zieltemperatur 32 Grad und die Heizung würde sich vollständig einschalten. Im Normalbetrieb sollte sich der Thermistor in der Nähe des Heizwiderstands befinden, ihn aber nicht ganz berühren, damit er schnell auf Änderungen reagieren kann.
Es gibt eine Reihe von Stellen, an denen die Heizung verbessert werden könnte, z. B. die Standardeinstellung der Hintergrundbeleuchtung entsprechend Ihrer Anwendung zu ändern oder sie sogar zu einer der EEPROM-Einstellungen zu machen. Wenn Sie mehr Leistung benötigen, können die empfohlenen MOSFETs mindestens 5 A bei 24 V leisten. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Stromversorgung direkt an den MOSFET-Schaltkreis anzuschließen und die Fahrgestellnummer dann an die UNO-Platine zurückzuspeisen. Auf diese Weise müssen die kleinen Leiterbahnen auf der Leiterplatte keinen so hohen Strom verarbeiten. Eine alte Laptop-Stromversorgung oder ein 12-V-SLA könnten hierfür Optionen sein. Wie eingangs erwähnt, könnten Cinch-Buchsen verwendet werden, um die Anschlüsse auf die üblicherweise bei Heizbändern verwendeten Anschlüsse zu standardisieren.
